(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）水性インクビヒクル、
ｂ）前記インクビヒクルに混ざっている着色剤、
ｃ）前記インクビヒクルに分散しているラテックス粒子であって、架橋剤を含んでいる、ラテックス粒子及び、
ｄ）前記ラテックス粒子の表面に共有結合している少なくとも１つの反応性界面活性剤であって、アリルオキシヒドロキシプロピルスルホン酸ナトリウム、アリルメトキシトリエチレングリコールエーテル、メタリルスルホン酸ナトリウム、モノナトリウムエチルスルホナートモノドデシルマレアート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）クロトナート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）フマラート、モノドデシルマレアートから成る群から選択される、少なくとも１つの反応性界面活性剤、
を有効量含んで成るインクジェットインク。
【請求項２】
前記ラテックス粒子の表面に共有結合している少なくとも１つの反応性界面活性剤を有するラテックス粒子であって、前記ラテックス粒子が０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度と室温で２．０〜３．０の表面誘電率とを有し、ここで前記少なくとも１つの反応性界面活性剤が、アリルオキシヒドロキシプロピルスルホン酸ナトリウム、アルケニル官能性非イオン性サーフマー（ｓｕｒｆｍｅｒｓ）、アリルメトキシトリエチレングリコールエーテル、メタリルスルホン酸ナトリウム、モノナトリウムエチルスルホナートモノドデシルマレアート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）クロトナート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）フマラート、モノドデシルマレアートから成る群から選択される、ラテックス粒子。
【請求項３】
所定の液体密度を有する水性インクビヒクルと、
ａ）前記インクビヒクルに混ざっている着色剤と、
ｂ）前記インクビヒクルに分散しており、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度と室温で約２．０〜約３．０の表面誘電率とを有する、バルク密度を有するラテックス粒子と、
ｃ）前記ラテックス粒子の表面に共有結合している少なくとも１つの反応性界面活性剤であって、アリルオキシヒドロキシプロピルスルホン酸ナトリウム、アルケニル官能性非イオン性サーフマー、アリルメトキシトリエチレングリコールエーテル、メタリルスルホン酸ナトリウム、モノナトリウムエチルスルホナートモノドデシルマレアート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）クロトナート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）フマラート、モノドデシルマレアートから成る群から選択される、少なくとも１つの反応性界面活性剤、
を有効量含んで成るインクジェットインク。
【請求項４】
前記ラテックス粒子の表面に吸着されている有効量の非反応性界面活性剤をさらに含む、請求項１もしくは３に記載のインクジェットインク。
【請求項５】
前記ラテックス粒子が、さらに、架橋剤を含む、請求項３もしくは４に記載のインクジェットインク。
【請求項６】
前記ラテックス粒子のガラス転移温度が、０℃〜約５０℃である、請求項１、３、４、５の何れか１項に記載のインクジェットインク。
【請求項７】
前記ラテックス粒子が、コポリマーであり、且つ少なくとも１つの環を含んでいるモノマーを含む、請求項１、３、４、５、６の何れか１項に記載のインクジェットインク。
【請求項８】
前記ラテックス粒子が、２００ｎｍ〜３００ｎｍの粒子サイズを持つ、請求項１、３、４、５、６、７の何れか１項に記載のインクジェットインク。
【請求項９】
前記ラテックス粒子の表面に吸着されている有効量の非反応性界面活性剤をさらに含む、請求項２に記載のラテックス粒子。
【請求項１０】
前記ラテックス粒子が、さらに、架橋剤を含む、請求項２もしくは９に記載のラテックス粒子。
【請求項１１】
前記ラテックス粒子のガラス転移温度が、０℃〜約５０℃である、請求項２、９、１０の何れか１項に記載のラテックス粒子。
【請求項１２】
前記ラテックス粒子が、コポリマーであり、且つ少なくとも１つの環を含んでいるモノマーを含む、請求項２、９、１０、１１の何れか１項に記載のラテックス粒子。
【請求項１３】
前記ラテックス粒子が、２００ｎｍ〜３００ｎｍの粒子サイズを持つ、請求項２、９、１０、１１、１２の何れか１項に記載のラテックス粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ラテックスポリマー含有インクを用いるインクジェット印刷に関する。より詳細には、本発明は、ラテックス粒子表面に共有結合している反応性界面活性剤を有する、高ドロップ周波数のためのインクジェットインクに関する。
【背景技術】
【０００２】
市販のインクジェットインクのほとんどは、水性である。従って、それらの構成成分は、一般に、多くの染料の場合のように水溶性であるか、顔料の場合のように水分散性である。さらに、インクジェットインクは、低粘度（典型的に、５ｃｐｓ以下）である。
【０００３】
多くのインクジェットインクシステムにおいて起こる典型的な色及び画像全体の褪色問題に加えて、インクジェット印刷物は、水又は高湿度に曝される際に耐久性が低いことでも知られている。これは、当該水性インクに水溶性及び水分散性の着色剤が用いられることに起因する。この問題に対応すべく、インクジェットインクに適合性のあるラテックスポリマーをインクに取り込んできた。当該ラテックスは、水性インクジェットインク中に分散している、高分子量の小ミクロン若しくはサブミクロンの疎水性高分子粒子から構成し得る。インクジェットインクの一部として印刷されると、インクのラテックス成分は、媒体表面上に膜を形成し、着色剤を疎水性印刷膜内に捕捉し且つ保護することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、そのようなラテックス組成物は、ペンの信頼性に関わる問題を引き起こし得る。ラテックス成分を含有するインクは、典型的に、インクジェットペンの液滴射出周波数が一定の値を超えて高くなると、ドロップ速度が低下する。速度の低下は、中位の周波数範囲において、印刷媒体上での液滴配置精度に悪影響を及ぼす。より高い周波数では、速度低下メカニズムは、総じて、液滴の射出を妨げ、プリンタノズル上でのインクのアグロメレーションにつながり得る。以上に鑑み、熱せん断安定性のラテックス粒子、並びに高ドロップ周波数時に印刷媒体上での良好な液滴配置及び安定な液滴射出を呈する、高速インクジェットプリンタに用い得るインク、が未だ当分野において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のラテックス粒子は、インクジェットインクと共に用いるにあたり、極めて機能的である。一実施形態において、その表面に反応性界面活性剤が共有結合しているラテックス粒子を提供する。本発明の他の実施形態では、その表面に反応性界面活性剤が共有結合しているラテックス粒子が提供され、この場合、当該ラテックス粒子は、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度と、２．０〜３．０の表面誘電率を有する。
【０００６】
これらのラテックス粒子は、インクジェットインクにおいて、又はその他の水を主成分とする組成物と共に用いることができる。より詳細には、有効量の、インクビヒクル、該インクビヒクルに混合されている着色剤、該インクビヒクルに分散しているラテックス粒子、及びラテックス粒子表面に共有結合している反応性界面活性剤から構成し得るインクジェットインクが提供される。ラテックス粒子は、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度、及び／又は約２．０〜約３．０の表面誘電率を有する。
【０００７】
さらに別の実施形態では、有効量の、或る液体密度を有するインクビヒクル、該インクビヒクルに混合されている着色剤、及び該インクビヒクルに分散しているラテックス粒子を含んで成るインクジェットインクも提供され、この場合、ラテックス粒子は、その表面に共有結合している反応性界面活性剤を含み、且つラテックス粒子は、前記液体密度と実質的に同じ値乃至前記液体密度より０．１ｇ／ｃｍ３高い又は低いバルク密度を有する。
【０００８】
本発明のその他の特徴及び利点は、例示のために、本発明の特徴を説明する以下の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、その表面に反応性界面活性剤が共有結合しているラテックス粒子に関し、さらに、当該ラテックス粒子を含んでいるインクジェットインクに関する。
【００１０】
ここで用いる特定の用語は、専ら特定の実施形態を記述する目的で用いるものであり、限定の意はないことを理解されたい。例えば、本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、「少なくとも１つ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容を別途明確に指示しない限り、複数形の意味を包含する。
【００１１】
ここで用いるとき、「液体ビヒクル」又は「インクビヒクル」とは、インクジェットインクを形成すべく、着色剤及びラテックス粒子又はコロイドをその中に分散させるところの液体を指す。適切な液体ビヒクル及びビヒクル成分には、当分野で既知の任意の薬剤が含まれる。例を挙げれば、典型的なインクビヒクルは、界面活性剤、共溶媒、緩衝剤、殺生物剤、金属イオン封止剤、粘度修正剤、及び水のような、様々な各種薬剤を含み得る。
【００１２】
ここで用いるとき、「着色剤」には、染料、顔料、及び／又は本発明のラテックス粒子含有インクビヒクルに適合し且つインクビヒクル中に懸濁させ得る他の粒子、が包含され得る。用い得る顔料には、自己分散性顔料及び高分子分散型顔料が含まれる。自己分散性顔料には、電荷又は高分子基により化学的に表面修飾されたものが含まれ、それによって、顔料は液体ビヒクル中に分散した状態となり且つ／又は実質的に分散した状態に保持されるのが助長される。顔料はまた、高分子分散型顔料ともし得、それは、液体ビヒクルにおいて、及び／又は顔料が液体ビヒクル中に分散した状態となり且つ／又は実質的に分散した状態に保持されるのを助長する物理的コーティングを利用した顔料において、分散剤（ポリマー又はオリゴマー又は界面活性剤とし得る）を利用するものである。使用し得るその他の粒子に関して例を挙げれば、そのような粒子が色を付与するか否かに関係なく、磁性粒子、アルミナ、シリカ、及び／又はその他のセラミック、金属、又は有機金属がある。
【００１３】
ここで用いるとき、「有効量」とは、所望の効果を達成するのに十分であるところの、物質又は薬剤の少なくとも最小の量を指す。本明細書では、量、濃度、及びその他の数値データを範囲形式で表現又は提示する場合がある。そのような範囲形式は、便利且つ簡便なために用いるものであり、従って、範囲の限界として明記される数値を含むだけでなく、各数値及び副範囲があたかも明記されているかのように、その範囲内に包含される個別の数値又は副範囲を全て包含するものと柔軟に解釈すべきことを理解されたい。
【００１４】
ここで用いるとき、用語「フリクセル（ｆｒｅｑｃｅｌ）」は、ペン射出周波数を高くした場合のインク滴射出速度の低下を表す。前述のように、ドロップ速度の低下は、射出された液滴の軌道を変更させ得、結果的に、印刷媒体上の液滴配置精度を低下させ得る。
【００１５】
用語「デセル」は、ペンのマイクロチャネル内におけるインクの流動抵抗の増大を表し、これによって、次には、射出液滴容積が低下する。前述の流動抵抗は、インクレオロジー即ち押し出し流れの変化によって引き起こされ得、多くの場合、ペン射出チャンバ内のインク枯渇の原因となる。用語「デキャップ」は、ノズルが閉塞するまでにどれくらい有効な状態のままで留まれるか並びに適切な液滴射出を再構築するのにペン射出が何回必要かに関する尺度である。
【００１６】
一般的に、用語「反応性界面活性剤」とは、例えば、共有結合を形成するなどして、ラテックス粒子の表面上に自己定着する能力を有する任意の界面活性剤（例えば、サーフマー、非移動性界面活性剤等）を意味する。典型的には、反応性界面活性剤とラテックス粒子表面との間の反応は、それらの間の分離及び移動を十分妨げるほど強力である。一般的に、用語「非反応性界面活性剤」とは、ラテックス粒子の表面上に（定着、反応、又は結合するのとは対照的に）吸着する界面活性剤を意味する。高速印刷運転時、非反応性界面活性剤は、ラテックス粒子が、低誘電率のような、最適条件を呈しない限り、典型的に、ラテックス粒子表面から脱着、即ち剥ぎ取られる。反応性界面活性剤と非反応性界面活性剤の定義は、以下の説明及び実施例を参照すれことにより、より十分に理解することができる。
【００１７】
ラテックスコポリマー粒子のバルク誘電率や表面誘電率、バルク密度、及びガラス転移温度は、ホモポリマーに関する周知の特性並びに値を用いて予測することができる。そのような予測は、参照することでその内容をここに取り入れることとする、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｂｉｃｅｒａｎｏ，Ｊｏｚｅｆ，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ，１９９６に記載のような、一般的なＢｉｃｅｒａｎｏ相関に従って行うことができる。
【００１８】
より詳細には、これらの値から、モノマーを任意に組合せて共重合させることによって形成されたラテックスコポリマーのバルク若しくは表面誘電率、バルク密度、及びガラス転移温度を予測することができる。
【００１９】
誘電率値に関しては、表面誘電率値は、単一材料から成るラテックスコポリマー粒子、並びにコアシェル、逆コアシェル、及び複合ラテックスコポリマー粒子の両方を説明し得るため、表面誘電率値を用いることとする。
【００２０】
ラテックス粒子の表面誘電率は、分散安定性をもたらすのに非反応性界面活性剤を用いる場合において重要な事項である。従って、本発明の代替実施形態では、ラテックス粒子の誘電率に密接に整合する誘電率を有する非反応性界面活性剤を用いることができる。
【００２１】
本発明のラテックス粒子は、そのラテックス粒子表面に共有結合している１つ又は複数の反応性界面活性剤を用いているため、ラテックス分散物の高ドロップ周波数印刷適性を改善する。当該ラテックスは、インクジェットインクに添加することができ、印刷時に良好な室温膜形成特性を維持すると共に、インクジェットペン中において分散安定性及び熱せん断安定性を集合的にもたらすところのモノマーブレンドからなる乳化重合生成物から構成することができる。非反応性界面活性剤がラテックス表面に吸着している在来のラテックス粒子とは異なり、本発明のラテックス粒子は、ラテックス表面に共有結合しており且つ液滴射出時並びにその後も粒子表面上に留まる反応性界面活性剤を含んでいる。反応性界面活性剤を用いて合成されるところの生成ラテックスは、吸着性（非反応性）界面活性剤によって安定化されているラテックスと比較すると、フリクセル性能における劇的改善を示す。
【００２２】
非反応性界面活性剤と同様に、反応性界面活性剤もまた、長い疎水性セグメントと短いイオン化性基及び／又は極性基を典型的に有する分子である。疎水性セグメントは、粒子の重合時並びにその後も、ラテックス粒子の表面上に優先的に吸着する。親水性基は、通常は、水溶液相中へと伸びており、それによって、粒子の凝集に対する立体障壁を形成する。非反応性の相対物とは異なり、反応性界面活性剤は、さらに、ラテックス表面に共有結合し得る反応性基を疎水性セグメント上に含んでいる。本発明の好ましい実施形態では、反応性基は、ラテックスモノマーに見られるものと同じ反応性種であり、その結果、当該界面活性剤は、ラテックス重合反応時にラテックス表面においてより容易に反応する。その他の反応手段及び後続の反応手段によっても、反応性界面活性剤をラテックス表面に結合させ得ることは理解されよう。
【００２３】
本発明において使用するのに適切な反応性界面活性剤としては、ラテックス粒子表面に共有結合し得る反応性基を疎水性セグメント上に有する任意の界面活性剤が挙げられる。好ましくは、反応性界面活性剤の疎水性セグメントの長さ及び組成は、ラテックス粒子の表面化学特性並びに流動学的必要性に実質的に対応するよう選択される。そのような代表的な疎水性セグメントの１つは、Ｃ１０−２０アルキル鎖である。親水性基は、陰イオン性、陽イオン性、又は非イオン性とし得る。適切な陰イオン性官能基としてはは、例えば、スルホン酸塩、ホスホン酸塩、及びカルボン酸塩のイオンが挙げられる。適切な陽イオン性官能基としては、例えば、アンモニウムイオンが挙げられる。適切な非イオン性界面活性剤は、典型的に、エトキシ基による親水性を呈する界面活性剤が挙げられる。
【００２４】
当該反応基は、ラテックスモノマーの反応性種に応じて選択することができる。例えば、アクリレート反応性基は、ビニル、アクリル及びスチレンモノマーが重合している格子と共に使用する反応性基として選択することができる。当該反応のための代表的な反応性界面活性剤は、（Ｕｎｉｑｕｅｍａから入手できる）ＭＡＸＥＭＵＬ（商標）６１０６であり、それは、ホスホン酸エステルとエトキシ親水基の両方を有し、アクリレート反応性基を備える名目上Ｃ１８アルキル鎖を有する。当該反応に適するリン酸エステル官能基を有するその他の代表的反応性界面活性剤としては、限定はしないが、ＭＡＸＥＭＵＬ（商標）６１１２、ＭＡＸＥＭＵＬ（商標）５０１１、ＭＡＸＥＭＵＬ（商標）５０１０（全てＵｎｉｑｕｅｍａから入手可能）が挙げられる。本発明の種々の実施形態に使用するのに適する代替の反応性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸アンモニウム（ＨＩＴＥＮＯＬ  ＢＣ−１０（商標）、ＨＩＴＥＮＯＬ  ＢＣ−１０２５（商標）、ＨＩＴＥＮＯＬ  ＢＣ−２０（商標）、ＨＩＴＥＮＯＬ  ＢＣ−２０２０（商標）、ＨＩＴＥＮＯＬ  ＢＣ−３０（商標）としてＭｏｎｔｅｌｌｏ  Ｉｎｃ．から入手可能）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＮＯＩＧＥＮ  ＲＮ−１０（商標）、ＮＯＩＧＥＮ  ＲＮ−２０（商標）、ＮＯＩＧＥＮ  ＲＮ−３０（商標）、ＮＯＩＧＥＮ  ＲＮ−４０（商標）、及びＮＯＩＧＥＮ  ＲＮ−５０６５（商標）としてＭｏｎｔｅｌｌｏ  Ｉｎｃ．から入手可能）、アリルオキシヒドロキシプロピルスルホン酸ナトリウム（ＳＩＰＯＭＥＲ  ＣＯＰＳ−１（商標）としてＲｈｏｄｉａから入手可能）、アルケニル官能性非イオン性サーフマー、アリルメトキシトリエチレングリコールエーテル、メタリルスルホン酸ナトリウム、アクリル酸スルホプロピル、スルホン酸ビニル、リン酸ビニル、モノナトリウムエチルスルホナートモノドデシルマレアート、ソルビトールアクリレート、ソルビトールメタクリレート、パーフルオロヘプトキシポリ（プロピルオキシ）メタクリレート、フェノキシルポリ（エチレンオキシ）アクリレート、フェノキシルポリ（エチレンオキシ）メタクリレート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）クロトナート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）フマラート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）アクリレート、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）メタクリレート、モノドデシルマレアート、及び（（Ｈｅｎｋｅｌから入手可能な）ＴＲＥＭ  ＬＴ−４０（商標）のような）アリルスルホスクシナート誘導体が挙げられる。本発明の特定の実施形態では、適切である場合には、反応性界面活性剤は、１〜４０のエチレンオキシ又はプロピルオキシ単位を含むであろう。
【００２５】
本発明の一実施形態では、本発明のラテックス粒子は、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度と、２．０〜３．０の表面誘電率を有する。これらのラテックス粒子は、ラテックス粒子の表面に共有結合している１つ又は複数の反応性界面活性剤を含む。当該ラテックスは、インクジェットインクにおいて、又は水を主成分とする組成物と共に用いることができる。
【００２６】
インクビヒクル、該インクビヒクルに混合された着色剤、該インクビヒクルに分散しているラテックス粒子、及びラテックス粒子表面に共有結合している１つ又は複数の反応性界面活性剤を有効量含んで成るインクジェットインクもまた提供される。本発明の特定の実施形態では、当該ラテックス粒子は、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度を有し得る。
【００２７】
本発明の実施形態に従って調合し得る他のインクジェットインクは、有効量の、インクビヒクル、インクビヒクルに混合されている着色剤、インクビヒクルに分散しているラテックス粒子から構成することができる。当該ラテックス粒子は、２．０〜３．０の表面誘電率を有し、且つその表面に共有結合している１つ又は複数の反応性界面活性剤を含む。本発明の代替実施形態では、ラテックス粒子は、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度と、２．０〜３．０の表面誘電率を有する。
【００２８】
さらに別の実施形態では、他のインクジェットインクは、有効量の、或る液体密度を有するインクビヒクル、該インクビヒクルに混ざっている着色剤、該インクビヒクルに分散しているラテックス粒子、及びラテックス粒子表面に共有結合している１つ又は複数の反応性界面活性剤から構成することができる。当該ラテックス粒子は、前記液体密度と実質的に同一乃至前記液体密度より０．１ｇ／ｃｍ３高いバルク密度を有する。
【００２９】
本発明の特定の実施形態によれば、低密度のポリマーは、主として、比較的疎水性となる傾向のある炭化水素の鎖及び環を含み、且つ比較的低い誘電率を有する。従って、本発明の３つの特徴としては、密度、疎水性、及び誘電率に関連した物理的特性が挙げられる。非反応性界面活性剤を使用する代わりに、又はそれに加えて、１つ又は複数の反応性界面活性剤を採用することで、より極性のモノマーをラテックス粒子の調合に用いる際に、当該界面活性剤（即ち、共有結合している反応性界面活性剤）をラテックス粒子表面上に確実に定着させることができる。
【００３０】
表面誘電率に関し詳細にいえば、本発明の実施形態に従って調製されたラテックス粒子の表面は、２．０〜３．０の室温表面誘電率を有し得る。他の実施形態では、表面誘電率は、２．３〜２．８ともし得る。２．０〜３．０という表面誘電率によって、一般に、十分な程度の表面疎水性がもたらされ、それによって、特に、ラテックス粒子調合時に反応性界面活性剤と組合せて非反応性界面活性剤を用いる場合に、液滴噴射時に起こる高せん断条件下での非反応性界面活性剤の剥離に対して付加的保護をもたらすことができる。２．０程度のラテックス表面誘電率は、極めて低い誘電率を有するモノマーを混合することによって得ることができる。そのようなモノマーの例には、フッ化珪素又はフッ化炭素がある。
【００３１】
適切な反応性界面活性剤の結合を達成することで、ラテックス含有インクジェットインクにしばしば関連するところの、ラテックスの印刷適性及び分散に関わる諸問題を最小限としたり、排除することができる。さらに、そのような調合物は、水性インクビヒクル内でのラテックスの浮遊及び沈殿の両方を防ぐことができる。
【００３２】
バルク密度に関しては、本発明の実施形態によるインクジェット適合性のラテックスポリマーは、０．９０ｇ／ｃｍ３〜１．１０ｇ／ｃｍ３のバルク密度（ρ）を有することができる。別の実施形態では、バルク密度は１．０２ｇ／ｃｍ３〜１．０５ｇ／ｃｍ３とし得る。当該特性によって、ラテックス表面の化学特性や分散の化学特性に関係なく、ラテックス粒子の沈殿を防ぐことができる。
【００３３】
ラテックス粒子の総合的なせん断安定性は、ポリマー中に架橋剤を混合することによってさらに改善される。架橋剤は、重合性の二官能又は多官能基を備える任意のモノマーとし得る。好ましい架橋剤には、エチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリルアミド、ジビニルベンゼン、又は重合性の二官能又は多官能基を備える他のモノマーが含まれる。架橋剤は、全組成物の０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲にて利用される。架橋剤をこの比較的狭い範囲とすることは、サーマルインクジェット印刷時に起こる高い熱せん断条件下において、その室温膜形成特性に悪影響を及ぼさずに、ラテックスを元の状態に維持するのに役立ち得る。
【００３４】
本明細書に記載のラテックス粒子及びインクジェットインク調合物は、１つには、例えば、サイズ２００ｎｍ〜３００ｎｍの、１．１０ｇ／ｃｍ３より高いバルク密度を有するラテックス粒子が、３ヶ月内に、希釈（０．２５ｗｔ％固形物）した試験管水溶液から沈降したり、顕著に層を形成する傾向があるという知見から生まれた。それより低い密度のラテックス粒子は、同じ試験において、数年以内に目に見える沈殿や層形成を示さない。逆に、水中の所与のラテックス粒子のバルク密度が非常に低い場合は、当該ラテックス粒子は水溶液の上面へ浮上する場合がある。
【００３５】
本発明の他の実施形態では、バルク密度が、水を主成分とするインクビヒクルの液体成分の密度のやや上又は下の範囲となるように、バルク密度範囲を変化させ得る。このレベルの上又は下の比較的狭い密度範囲内においては、ブラウンエネルギーによって、ラテックスの浮上又は沈降を防ぐことができる。水を主成分とするインクジェットインクのビヒクル液の密度は、典型的に、約１．０２ｇ／ｃｍ３であるため、ほぼ同一乃至やや高いか又はやや低いバルク密度のラテックス粒子は、沈降又は浮上が数年にわたってほとんど無いか又は全く無い。あるいはまた、少なくとも１つの環含有モノマーを有する低密度のラテックスポリマーを用いることで、印刷膜の耐久性をさらに改善することができる。本発明のこの特定の態様によれば、当該ラテックスは、アルカン（例えば、メタクリル酸ヘキシル）と環含有モノマー（例えば、スチレン）とのブレンドを含有することで、所与の温度における印刷膜形成のためのガラス転移温度を調節することができる。これらの又はその他の類似のポリマーを使用することによって、印刷膜の耐久性を低下させることなく、上述の利点を達成することができる。
【００３６】
当該ポリマーのガラス転移温度は、約０℃＜Ｔｇ＜５０℃の範囲とし得る。代替実施形態では、ガラス転移温度の範囲は、約１０℃＜Ｔｇ＜４０℃とし得る。これらの温度範囲は、プロセス又はペンが粒子のアグロメレーションを生じることなく、インクの室温膜形成を可能とする。
【００３７】
一般に、本発明のラテックス粒子は、モノマーを一緒に混合して、モノマー混合物を形成することにより調製することができる。その後、そのモノマー混合物に、界面活性剤又は複数の界面活性剤を付加し、せん断して、エマルションを形成する。界面活性剤には、反応性界面活性剤、非反応性界面活性剤、又は反応性界面活性剤と非反応性界面活性剤との組合せを含むことができる。本発明の一実施形態では、非反応性界面活性剤を用いてラテックス粒子を形成することができ、そして、反応性界面活性剤を、同時に又は第２のステップにおいて付加することができる。あるいはまた、セッケンを含まない重合として重合を実施することができ、重合の終わり近くで反応性界面活性剤を付加する。
【００３８】
より詳細には、本発明のラテックス粒子は、乳化重合によるモノマー混合物の在来のフリーラジカル付加を介して調製することができる。適切なモノマーは、米国特許第６，０５７，３８４号に含まれており、参照することでその内容をここに取り入れることとする。当該ラテックスは、ラテックス表面の帯電を促進するモノマー又は複数のモノマーを取り込むことによって、分散性を安定化させ得る。そのようなモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、及びメタクリロイルオキシエチルスクシナートに代表される。これらの電荷形成モノマーは、典型的に、ラテックス粒子（又はコア−シェルラテックスの場合はラテックス粒子表面）の０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％を構成する。より詳細な実施形態では、電荷形成モノマーは、モノマーミックスの３ｗｔ％〜１０ｗｔ％にて存在させ得る。これらの電荷形成モノマーを、ラテックス重合後に中和させて、塩を形成することができる。そのような塩は、ラテックスのカルボン酸基と、水酸化カリウムとの反応によって形成することができる。当分野で周知のように、その他の既知の中和組成物を用いることもできる。
【００３９】
ここに開示する原理に従って調製されるラテックスは、ラテックス粒子表面に共有結合し得る反応性界面活性剤を０．０１ｗｔ％〜２０ｗｔ％にて取り込むことによって、せん断安定化させることができる。反応性界面活性剤とラテックス粒子表面との間の反応によって、サーマルインクジェットの高い熱せん断条件下においてもラテックスの分散安定性が維持される。ここに記載のラテックス粒子を使用することによって、フリクセル、デキャップ、及びデセルに関わる諸問題が軽減されるか又は排除される。
【００４０】
ここに記載のラテックスと共に用い得る典型的なインクビヒクル調合物は、水、及び、任意に、ペン機構に応じて、全体で０ｗｔ％〜３０ｗｔ％存在する１つ又は複数の共溶媒を含むことができる。さらに、１つ又は複数の非イオン性、陽イオン性、及び／又は陰イオン性の界面活性剤を、０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の範囲にて存在させ得る。当該調合物の残余は、純水であるか、又は、殺生物剤、粘度修正剤、ｐＨ調節用材料、金属イオン封鎖剤、防腐剤等のような、当分野で既知の他のビヒクルとし得る。典型的には、インクビヒクルは、主として、水である。
【００４１】
用い得る共溶媒の種類としては、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ジオール、グリコールエーテル、ポリグリコールエーテル、カプロラクタム、ホルムアミド、アセトアミド、及び長鎖アルコールが挙げられる。前述の化合物の例としては、第一脂肪族アルコール、第二脂肪族一アルコール、１，２−アルコール、１，３−アルコール、１，５−アルコール、エチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテルの高次の同族体、Ｎ−アルキルカプロラクタム、未置換カプロラクタム、置換及び未置換のホルムアミド、置換及び未置換のアセトアミド等がある。用い得る溶媒の具体例としては、トリメチロールプロパン、２−ピロリジノン、及び１，５−ペンタンジオールが挙げられる。
【００４２】
上述の反応性界面活性剤に加えて、インク調合の当業者に周知のように、１つ又は複数の非反応性界面活性剤もまた用いることができ、それらには、アルキルポリエチレンオキシド、アルキルフェニルポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、アセチレン系ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド（ジ）エステル、ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミド、ジメチコンコポリオール、置換アミンオキシド等が含まれる。本発明の調合物に添加する界面活性剤の量は、０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の範囲とし得る。インクビヒクルに用い得るものとして記載した非反応性界面活性剤が、ラテックス粒子の表面に共有結合するものとして記載した反応性界面活性剤とは同じものではないことに留意されたい。
【００４３】
本発明の調合物に、その他の種々の添加剤を用いて、特定の用途に用い得るようにインク組成物の諸性質を最適化することができる。これらの添加剤の例は、有害微生物の成長を阻害するのに添加されるものである。これらの添加剤は、インク調合物に日常的に用いられるところの、殺生物剤、殺菌剤、及びその他の微生物剤とし得る。適切な微生物剤の例には、限定はしないが、Ｎｕｏｓｅｐｔ（Ｎｕｄｅｘ，Ｉｎｃ．）、Ｕｃａｒｃｉｄｅ（Ｕｎｉｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｒｐ．）、Ｖａｎｃｉｄｅ（Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｃｏ．）、Ｐｒｏｘｅｌ（ＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａ）、及びそれらの組合せが含まれる。
【００４４】
重金属不純物の有害な影響を排除するために、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）のような、金属イオン封鎖剤を含有させることができ、また、インクのｐＨを制御するために緩衝剤溶液を用いることもできる。例えば、０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％にて用いることができる。インクの諸性質を所望のように変性すべく、粘度調節剤、緩衝剤、並びに当分野の当業者に周知のその他の添加剤を存在させることもできる。そのような添加剤は、０ｗｔ％〜２０．０ｗｔ％にて存在させることができる。
【００４５】
着色剤に関しては、有効量の顔料及び／又は染料の両方又はいずれかを用いることができる。一実施形態では、当該着色剤は、０．５ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％にて存在させることができる。
【００４６】
実施例
以下の実施例において、本発明のラテックス粒子を調製、使用する方法に関する詳細に説明する。この詳細な説明は、上述の一般的な記述の範囲内に帰属し、且つそれを例証するのに有用である。当該実施例は、単に説明する目的のために提示するものであり、本発明の範囲を限定する意はない。
【実施例１】
【００４７】
ラテックス粒子の調製
メタクリル酸メチル（１０２．５ｇ）、アクリル酸ヘキシル（１２０ｇ）、モノ−メタクリロイルスクシナート（２５ｇ）、エチレングリコールジメタクリレート（２．５ｇ）、及びイソオクチルチオグリコラート（１．０ｇ）を、付加漏斗で一緒に混合して、モノマー混合物を形成した。水（８５ｍｌ）及び３０％  Ｒｈｏｄａｆａｃ（非反応性）界面活性剤（２０．８ｇ）を、当該モノマー混合物に付加し、静かにせん断して、エマルションを形成した。同時に、７２５ｍｌの水を、反応器中で９０℃まで加熱した。過硫酸カリウム（０．８７ｇ）を１００ｍｌの水に溶かして、開始剤溶液を別に調製した。当該開始剤溶液を、３ｍｌ／分の速度で反応器に滴下添加し、撹拌した。同時に、モノマーエマルションを、開始剤付加の開始後３分で開始して、３０分間かけて反応器に滴下添加した。反応混合物を撹拌しながら９０℃にて２時間保持し、次いで、添加剤を添加した。その反応混合物を５０℃に冷却し、その際に１７．５％水酸化カリウム溶液２３ｇを付加して、反応混合物のｐＨを８．５にした。その反応混合物を、２００メッシュフィルターを用いてろ過して、平均粒径２３０ｎｍの安定なポリマー粒子を得た。
【実施例２】
【００４８】
共有結合した反応性界面活性剤を有するラテックス粒子の調製
Ｒｈｏｄａｆａｃ溶液の代わりに０．６２ｇのＭＡＸＥＭＵＬ（商標）６１０６を用い、且つ水を８５ｍｌではなく１０５ｍｌ用いたこと以外は、実施例１の合成を繰返した。当該エマルションを、３２分の時間をかけて付加した。得られたラテックスの粒径は、３２０ｎｍであった。
【実施例３】
【００４９】
インクジェットインク調合物の調製
実施例１及び２のラテックス粒子を、各々、別々に調合して、同じ水性インクジェットインク調合物とした。そのインク調合物は、概して、水中に、４ｗｔ％のラテックス、３ｗｔ％の自己分散性顔料、６ｗｔ％の２−ピロリジノン、４ｗｔ％の１，２ヘキサンジオール、３ｗｔ％のＬＥＧ−１、５ｗｔ％のグリセロール、及び分散剤と湿潤剤を合わせて２ｗｔ％含有するものであった。
【実施例４】
【００５０】
印刷性能の比較
実施例３のインクジェットインク調合物（実施例１及び２のラテックス粒子を含む）を、普通紙上に、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄサーマルインクジェットペンを用いて、広範囲のドロップ周波数にわたって印刷した。２００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数範囲において、フリクセル性能を評価した。実施例１のラテックス粒子（非反応性界面活性剤）を含むインクジェット調合物は、ペン射出周波数が高い状態で不十分な印刷品質を示し、且つインク滴噴射速度の低下を呈した。実施例２のラテックス粒子（反応性界面活性剤）を含むインクジェット調合物は、ペン射出周波数が高い状態で十分な印刷品質を示し、且つ目立ったインク滴噴射速度の低下は無かった。
【実施例５】
【００５１】
反応性界面活性剤及び非反応性界面活性剤を含むラテックス粒子の調製
反応性界面活性剤及び非反応性界面活性剤として、それぞれ、ＭＡＸＥＭＵＬ（商標）６１０６（０．６２５ｇ）及び３０％  Ｒｈｏｄａｆａｃ（１８．７２ｇ）を用いたこと以外は、実施例１記載の合成を繰返して、モノマー混合物を乳化させた。エマルションの付加に４２分かけ、そして開始剤溶液を２ｍｌ／分の速度で添加した。得られたラテックスの粒径は、２４０ｎｍであった。
【実施例６】
【００５２】
乳化及び表面付加に反応性界面活性剤を使用するラテックスの調製
ＭＡＸＥＭＵＬ６１０６（０．８ｇ）を、スチレン（３８ｇ）、メタクリル酸ヘキシル（１３８．７ｇ）、メタクリル酸（１１．４ｇ）、エチレングリコールジメタクリレート（１．９ｇ）及びイソオクチルチオグリコラート（０．８ｇ）に溶解させて、モノマー混合物を形成した。当該モノマー混合物を、水（６８ｍｌ）で乳化させた。一方で、水（６５０ｍｌ）を、反応器中で９０℃まで加熱した。水（５５ｍｌ）に溶かした過硫酸カリウム（１ｇ）の開始剤溶液を調製した。当該開始剤溶液を、２ｍｌ／分の速度で反応器に付加した。開始剤付加の開始３分後に、２４分間にわたって、エマルションを添加した。即時に、スチレン（２ｇ）、メタクリル酸ヘキシル（７．３ｇ）、メタクリル酸（０．６ｇ）及びエチレングリコールジメタクリレート（０．１ｇ）にＭＡＸＥＭＵＬ６１０６（７．２ｇ）を溶解させた溶液を、反応器に添加した。反応器を９０℃で１．７５時間維持し、次いで、３０％過酸化水素０．５ｇを用いて処理した。反応器を９０℃でさらに０．２５時間維持し、そして周囲温度まで冷却した。そのラテックスを水酸化カリウム溶液を用いてｐＨ８．５に中和し、そして１８５メッシュフィルターを用いてろ過して、平均粒径１９４ｎｍのラテックスを得た。反応性界面活性剤のほとんどは、粒子表面に存在した。
【００５３】
一定の好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、様々な修正、変更、省略、及び置換を本発明の趣旨から逸脱することなく成し得ることは、当業者には明らかであろう。それ故、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。